非生產(chǎn)電能比率概念及其在能源管理中的應(yīng)用

韓 冬

(天津一汽豐田汽車有限公司 天津 300457)

天津一汽豐田汽車有限公司在“十一五”期間，按照國家和天津市政府的要求，順利完成了一汽集團下達的節(jié)能目標，萬元產(chǎn)值綜合能耗0.040 3 t標煤。隨著“十二五”規(guī)劃的實施，國家和天津市政府制定了更為嚴格的發(fā)展規(guī)劃，要求國內(nèi)生產(chǎn)總值能源消耗低減16%。一汽集團相應(yīng)下達了更為嚴格的節(jié)能指標，萬元產(chǎn)值綜合能耗0.033 9 t標煤。能源遞減目標見表1。

表1 “十一五”與“十二五”能耗目標對比表Tab.1 Comparison of energy consumption targets between 11th Five-Year Plan and 12th Five-Year Plan

隨著汽車市場逐年擴大，各汽車廠商競爭加劇，出現(xiàn)了供給能力過剩的現(xiàn)象。這就要求汽車企業(yè)在市場需求不斷變化的前提下，隨時調(diào)整自己的生產(chǎn)能力，做到在生產(chǎn)負荷不斷變化時，降低成本，提高品質(zhì)。其中能耗管理成為一項亟待解決的課題。

在生產(chǎn)狀態(tài)隨市場變化而大幅改變的條件下，減少非生產(chǎn)時的能耗相對于降低單車生產(chǎn)的能耗更為重要，效果也更加顯著。

1 非生產(chǎn)電能比率概念的引入

對能耗進行管理，首先要明確汽車企業(yè)能耗的構(gòu)成。汽車企業(yè)的能耗構(gòu)成主要分3類，即基本能耗、基礎(chǔ)能耗、生產(chǎn)能耗?；灸芎?，為了保證工廠正常生產(chǎn)運營、人員活動的基本需求所消耗的能源，此部分能源屬于連續(xù)不間斷使用，如：車間通路照明、車間溫濕度調(diào)節(jié)、車間換氣等能耗屬于此類?；A(chǔ)能耗是為了生產(chǎn)活動正常進行提供必要的條件所消耗的能源，此部分能源在生產(chǎn)時連續(xù)不間斷使用，生產(chǎn)停止后即停止使用，如輸送鏈、工藝空調(diào)、冷卻循環(huán)、排煙集塵裝置等能耗屬于此類。生產(chǎn)能耗是直接作用于制件上，使制件轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品所消耗的能源，其中包括兩部分，一是在生產(chǎn)設(shè)備進行制件加工時才消耗的加工能源；二是不進行制件加工時消耗的待機能源。

有了上述對能耗構(gòu)成的認識后，在不考慮設(shè)備故障、品質(zhì)不良等影響下，分析每日兩班生產(chǎn)的能耗曲線可以發(fā)現(xiàn)，雙班生產(chǎn)時，兩班之間為每日能耗的低谷，每周的休息日為一周的用能低谷。此時耗能為基本能耗和基礎(chǔ)能耗部分。由于設(shè)備運行要求的不同，兩班之間的能耗會高于休日的能耗水平。

由此引入非生產(chǎn)能耗比率概念：在非生產(chǎn)時間段內(nèi)(包括兩班之間和休日)的能耗與生產(chǎn)時的能耗之比率，用百分比表示。

兩班間非生產(chǎn)能耗比率：

2 非生產(chǎn)能耗比率在能源管理中的應(yīng)用

在日常生產(chǎn)過程中，總是伴隨著生產(chǎn)所需的能耗和輔助生產(chǎn)所需能耗。生產(chǎn)所需的能耗在日常管理中難以減少，需要依靠引進新的節(jié)能技術(shù)的方式解決。輔助生產(chǎn)所需能耗，由于不直接用于生產(chǎn)，管理改善空間大，宜通過管理工具遞減能耗。在市場需求發(fā)生變化時，生產(chǎn)負荷也變得十分不穩(wěn)定。在產(chǎn)量低時，必然會使生產(chǎn)時間縮短，非生產(chǎn)時間延長。為了能在低產(chǎn)能負荷的狀態(tài)下降低能耗，非生產(chǎn)能耗比率的運用成為了理想的管理工具。

為了評價在非生產(chǎn)時間的能源消耗狀況，利用非生產(chǎn)能耗比率的概念，編制了非生產(chǎn)能耗比率周報。由于生產(chǎn)使用能源種類較多(電、壓縮空氣、天然氣、蒸汽等)，首先選取了消耗量最大，使用范圍最廣的電能，進行非生產(chǎn)能耗比率的計算。

在周報中特別對比了本周和上周每天的非生產(chǎn)能耗比率，以便在電能比率變化較大時，可以迅速發(fā)現(xiàn)，并找出本周與上周的差異點。

3 利用非生產(chǎn)電能比率作為工具實施改善

通過對非生產(chǎn)電能比率的計算和對比，確定了新節(jié)能指標，即通過對休日用能進行管理，降低電能比率，從而達到減少非生產(chǎn)時間能耗的目的。通過現(xiàn)場實踐，分4步實施對非生產(chǎn)能耗的管理。

第一步，對故障設(shè)備進行維修。在導入電能比率進行非生產(chǎn)時間能源管理的初期，工廠節(jié)能事務(wù)局組織各車間負責設(shè)備的人員，對全廠設(shè)備實施檢查。檢查內(nèi)容有：壓縮空氣泄漏點，由于傳感器故障造成設(shè)備持續(xù)運轉(zhuǎn)等設(shè)備故障。通過檢查發(fā)現(xiàn)壓縮空氣泄漏點562處，并制定維修計劃，按照計劃全部實施維修。由于傳感器故障造成的電機、泵持續(xù)運轉(zhuǎn)的36處故障，在更換傳感器后得到消除，降低能耗的同時，也減少了設(shè)備因持續(xù)運轉(zhuǎn)造成的磨損。

第二步，關(guān)掉不必要的設(shè)備。在生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)輔助設(shè)施的運行也是必不可少的，例如：照明、空調(diào)、排送風設(shè)備等。這些設(shè)備在非生產(chǎn)時持續(xù)運行顯然是沒有必要的。在生產(chǎn)現(xiàn)場的檢查中，發(fā)現(xiàn)部分照明、排送風設(shè)備的開關(guān)位置比較隱蔽，而且沒有明確管理責任者，造成生產(chǎn)結(jié)束后無人關(guān)閉設(shè)備的情況發(fā)生。就此首先將這些開關(guān)移動到明顯的位置，并且將每個開關(guān)明確責任者，避免忘關(guān)閉的發(fā)生。為了徹底杜絕忘關(guān)閉的發(fā)生，還采取了設(shè)置總開關(guān)，及部分設(shè)備與生產(chǎn)設(shè)備聯(lián)動等方式，對生產(chǎn)輔助設(shè)施的運行進行管理。

第三步，設(shè)備運轉(zhuǎn)方式的改變。對于生產(chǎn)設(shè)備，在非生產(chǎn)時間內(nèi)的關(guān)閉就需要根據(jù)設(shè)備性質(zhì)不同而采取不同的方式。例如：輸送鏈、舉升機、烘干爐等設(shè)備是可以關(guān)閉的，機械手等設(shè)備可以進入待機狀態(tài)，此時僅消耗待機能耗，但空壓機、循環(huán)泵、攪拌設(shè)備等則需連續(xù)運行。下面介紹幾個通過調(diào)查整改而改變設(shè)備運轉(zhuǎn)方式的事例。

事例一，烘干爐順次停止。涂裝車間內(nèi)的噴漆間-干燥爐的運轉(zhuǎn)方式是：生產(chǎn)結(jié)束后，最后一臺車身離開干燥爐后，整體關(guān)閉噴漆間-干燥爐的排送風設(shè)備。在這種運行方式下，生產(chǎn)雖然停止，但排送風設(shè)備依然處于運轉(zhuǎn)的狀態(tài)，明顯增加了非生產(chǎn)時間內(nèi)的能耗。通過現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，噴漆間-干燥爐排送風設(shè)備的運行模式是可以通過程序改變的。與現(xiàn)場保全人員合作，將噴漆間-干燥爐的排送風設(shè)備運行模式設(shè)定為順次關(guān)閉，即最后一臺車身離開某個噴漆間或干燥爐后就執(zhí)行該處排送風設(shè)備關(guān)閉。

事例二，循環(huán)泵采用小型空壓機維持運轉(zhuǎn)。涂料供給裝置的運轉(zhuǎn)依靠壓縮空氣，在非生產(chǎn)時間內(nèi)涂料供給裝置需要持續(xù)運轉(zhuǎn)，防止涂料固化，所以對于涂料供給系統(tǒng)需要24 h不間斷提供壓縮空氣。為工廠提供壓縮空氣的大功率的空壓機無法停機，增加了能源的消耗。為此調(diào)查了涂料供給裝置所需氣量的需求，特別為涂料供給系統(tǒng)配置了合適的小功率空壓機。在非生產(chǎn)時間內(nèi)，切換為由小空壓機供氣、大空壓機停機。這樣就減少了非生產(chǎn)時間內(nèi)不必要的電能消耗。

第四步，統(tǒng)和設(shè)備資源提高能源利用率。由于在非生產(chǎn)時間內(nèi)部分設(shè)備運行及施工、檢查等工作的需要，空壓機無法完全關(guān)閉，工廠內(nèi)分別有2個空壓站，向兩條生產(chǎn)線供應(yīng)壓縮空氣。由于需求的不同，兩個空壓站各有1臺空壓機在非生產(chǎn)時間內(nèi)處于開啟狀態(tài)，造成非生產(chǎn)時間內(nèi)能耗的增加?，F(xiàn)場調(diào)查空壓機發(fā)現(xiàn)，開啟的空壓機每臺負荷均在40%～50%，無法滿負荷運轉(zhuǎn)。通過將2個空壓站實施并網(wǎng)，可在非生產(chǎn)時間內(nèi)，停止1臺空壓機，全廠壓縮空氣可由1臺空壓機供給，從而減少了非生產(chǎn)時間內(nèi)電能的消耗。

從以上4步的應(yīng)用，使工廠的兩班間非生產(chǎn)電能比率由34%降低到23%，休日非生產(chǎn)電能比率由20%降低到14%。

4 非生產(chǎn)電能比率應(yīng)用的延伸

通過繪制能耗-產(chǎn)能曲線，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)能與能耗之間基本呈線性關(guān)系，但由于有基本能耗和基礎(chǔ)能耗的存在，無法實現(xiàn)不生產(chǎn)就不耗能的理想狀態(tài)。

非生產(chǎn)電能比率的管理思路是將基本能耗和基礎(chǔ)能耗在合理的范疇內(nèi)降至最低，并且將生產(chǎn)時和非生產(chǎn)時的狀態(tài)區(qū)別對待，改變能耗與產(chǎn)能的線性關(guān)系。在低產(chǎn)能狀態(tài)下，呈現(xiàn)曲線下降的趨勢，使工廠能夠在低產(chǎn)能負荷的條件下，同樣得到較低的單臺能耗水平。

在成功引入非生產(chǎn)電能比率對工廠電能消耗進行管理后，還將繼續(xù)在其他種類能源的管理上引入非生產(chǎn)能耗比率的概念，將對能耗的日常管理控制從電能擴展到水、蒸汽、壓縮空氣、天然氣等原動力上，爭取實施全面的能源管理。■